Marcus Bischoff vor Animation Cargo Kite
Die Vision von TUM-Student Marcus Bischoffs ist es, sein "Cargo Kite" allein durch die Energie der Höhenwinde antreiben zu lassen.
Bild: Uli Benz
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Entrepreneurial Masterclass von TUM und UnternehmerTUM - bis 1. Februar bewerbenInterview mit Entrepreneurial Masterclass-Student Marcus Bischoff

Emissionsfreier Gütertransport auf dem Seeweg, der hilft, die Schiffsindustrie zu dekarbonisieren, und gleichzeitig wirtschaftlich ist, das ist die Vision von Marcus Bischoff. Der Masterstudent gehört zur ersten TUM Entrepreneurial Masterclass und arbeitet an einem Konzept, das die Containerschifffahrt weltweit auf den Kopf stellen könnte.

Cargo Kite soll die Containerschifffahrt revolutionieren. Wie lautet der Plan?

Marcus Bischoff: Über 90% des gesamten Welthandels finden derzeit auf dem Seeweg statt. Die meisten Güter werden mit Schiffen verfrachtet, die mit Schweröl betrieben werden, oft ohne Filter. Die Schiffsindustrie ist für 3% der weltweiten CO2 Emissionen verantwortlich. Wäre sie ein Staat, würde sie zu den Top 6 der Umweltsünder weltweit gehören. Energie, die hingegen sauber und kostenfrei ist, ist die Windenergie.

Das Konzept basiert auf reiner Windenergie?

Wegen der konstanten, hohen Winde auf See geht die Entwicklung ja längst Richtung Offshore. Das Problem dabei ist, dass der Wind erst umgewandelt werden muss, was eine komplexe Infrastruktur erfordert. Der Wirkungsgrad ist aufgrund der vielen Umwandlungsprozesse relativ gering. Daher liegt es nahe, den Wind direkt zu verwenden, ohne Umwandlungsverluste. Bei Cargo Kite wird das über ein Airborne Wind Energy (AWE)-System realisiert.  

Wie funktioniert das System in diesem Zusammenhang?

Hauptkomponente unseres Antriebs ist die Tragfläche, die in 100 bis 300 Metern Höhe über dem Schiffsrumpf angeströmt wird und so das Schiff zieht. Damit wird die Windenergie der Höhenwinde direkt in Vortrieb umgewandelt. Da somit keine Energiespeicher verbaut werden müssen, ist der Wirkungsgrad viel höher, das System umweltfreundlicher und die CO2-Bilanz besser.

Wie lassen sich die Höhenwinde optimal nutzen?

Einfach gesagt: Der Kite fliegt in der Luft über dem Rumpf, verbunden mit einem Seil, welches Kraft auf den Rumpf überträgt. Die Tragflächen in der Luft setzen aerodynamische Energie in einen Kraftvektor um. Es wirken hohe Zugkräfte auf den Rumpf, der so konzipiert ist, dass er eine Gegenkraft entwickelt. So kann die Leistung des Antriebssystems maximiert werden, ohne durch das Schiffsgewicht begrenzt zu sein. Auch können steilere Winkel gegen den Wind und damit letztlich höhere Geschwindigkeiten erreicht werden.

Wie ist der Schiffskörper beschaffen?

Wichtig ist die aerodynamische Optimierung. Schlüssel ist jedoch die Möglichkeit der Momentensteuerung des Rumpfes. Während der Rumpf sich im stabilen Fahrzustand über Wasser befindet,  kommen unter Wasser Hydrofoils zum Einsatz. Die neue Schiffsklasse von Cargo Kite soll vor allem zum Transport dienen. In den Bauch des Schiffes passen vier 40-Fuß-Standardcontainer, was einem Fassungsvermögen von 100 Tonnen entspricht.

Im Vergleich zu den riesigen Containerschiffen ist das ein geringes Fassungsvermögen. Wo liegt der Vorteil?

Unsere Vision ist, mit einer Flotte dieser neuen Schiffsklasse die gleiche Logistikleistung wie mit großen Containerschiffen zu erreichen. Diese ist dann flexibler und 100% nachhaltig auf den Weltmeeren unterwegs. Die Schiffsklasse ist nicht nur wesentlich umweltfreundlicher, sondern durch den Wegfall eines Energiespeichers auch günstiger in der Fertigung und vor allem deutlich flexibler. Der Schlüssel sind die Höhenwinde. Deren Vorkommenswahrscheinlichkeit liegt bei über 95%. Die Schiffe sind somit 350 Tage im Jahr operationsfähig.

Wie lässt sich so ein Cargo Kite steuern?

Wir entwickeln einen eigenen Routenplanungsalgorithmus. Er berechnet die optimale Schiffsroute, die z.B. durch die Wetterverhältnisse bestimmt wird. So lassen sich auch die Ankunftszeiten besser vorhersagen, was eine höhere Planungssicherheit bedeutet. Das ist für die Frachtschiffindustrie enorm wichtig.

Naiv gefragt: Braucht es dann überhaupt noch einen „Kapitän“ an Bord?

Das Ziel ist eine autonom fahrende Flotte. Das werden wir beim Prototypen noch nicht realisieren können, aber langfristig soll es keine Besatzung an Bord geben.

Du gehörst zur ersten Entrepreneurial Masterclass, die TUM und UnternehmerTUM gemeinsam ins Leben gerufen haben. Wie lautet bislang Dein Fazit?

Die Masterclass empfinde ich als einzigartiges, perfektes Umfeld. Sie bietet uns die Chance, eigene Ideen auf wissenschaftliche Weise weiterzuentwickeln und letztlich umzusetzen. Bisher konnte man in der Masterarbeit meist nur ein fertiges, ausgeschriebenes Thema aufgreifen. Hier legen wir mit unserer Arbeit bestenfalls das Fundament unserer eigenen Unternehmensgründung, und stehen dabei im engen Austausch mit anderen Studierenden mit ganz unterschiedlichen Fachrichtungen, aber demselben unternehmerischen Mindset.

Wie sieht der Austausch konkret aus?

Wir kommen alle zwei Wochen zu Standup-Days zusammen, wo wir über unsere Erfolge und Misserfolge berichten, uns gegenseitig Hilfestellung geben, aber auch wie in einem Coworking Space an unseren individuellen Vorhaben arbeiten. Die Projekte sind völlig unterschiedlich. So entwickelt der eine z.B. einen hocheffizienten Reaktor für die Prozessindustrie, die andere erarbeitet Maßnahmen für die bessere Förderung von ClimateTech Startups, wieder andere  wollen ein neuartiges Medizingerät auf den Markt bringen. Auch Helmut Schönenberger, CEO der UnternehmerTUM, nimmt regelmäßig teil. Er steuert wertvolle Ideen bei und kann Kontakte zu Investoren herstellen.

Die Jahreswende steht bevor. Wie geht es 2021 mit Cargo Kite weiter?

Zurzeit arbeiten mein Team und ich am Antrag für den EXIST Forschungstransfer. Wenn alles glatt läuft, können wir die Idee nächstes Jahr in diesem Rahmen weiter vorantreiben. Das würde uns sehr helfen. Und selbstverständlich gehe ich davon aus, dass wir bald mit dem Bau des Prototyps beginnen. Damit kommen wir unserer Vision, die Schiffsindustrie nachhaltig zu dekarbonisieren, ein kleines Stückchen näher.

(Interview: Verena Meinecke)


Marcus Bischoff  (29) stammt ursprünglich aus dem Schwarzwald. Seinen Bachelor absolvierte er an der TU Darmstadt. Ein Jahr lang studierte er Schiffbau in Rio de Janeiro. Die Masterarbeit zu Cargo Kite schreibt er aktuell am Lehrstuhl für Flugsystemdynamik der TUM in Garching.

In der „TUM Entrepreneurial Masterclass“ richten ausgewählte unternehmerische Talente ihre Masterarbeit auf eigene Forschungsfragen aus, um einen realen Mehrwert für ihr persönliches Gründungsprojekt, das Startup-Ökosystem oder die Gesellschaft insgesamt zu schaffen. In jährlich vier „Batches“ werden jeweils rund 15 Mitglieder aufgenommen. Bewerbungsschluss für die Masterclass 2021 ist der 01. Februar.
Mehr Infos und Bewerbung: TUM Entrepreneurial Masterclass

 

  • Cargo Kite auf See
    Emissionsfreie Frachtschifffahrt der Zukunft: Das Cargo Kite von Marcus Bischoff auf See. Bild: Grafik: Mirko Johannes Schütz
  • Cargo Kite aus Vogelperspektive
    Tragflächen 100-300 Meter über dem Meer: Das Cargo Kite aus der Vogelperspektive. Bild: Grafik: Mirko Johannes Schütz
  • Cargo Kite detail chart
    Das Schiff bei Ein- und Ausfahrten in den und aus dem Hafen. Die Tragfläche (Kite) ist auf dem Schiffsrumpf gelandet. Bild: Grafik: Marcus Bischoff
  • Cargo Kite
    Cargo Kite: Die Tragfläche beim Starten oder Landen, bevor sie die krafterzeugenden Zyklen (Flugbahnen) beginnt. Bild: Grafik: Marcus Bischoff

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